DC能量传输装置、应用、部件及方法制造方法及图纸

所公开的装置包括但不限于：纯直流(DC)能量传输电路、能量传输控制器、纯DC能量传输网络、在这样的电路中使用的部件、从包括和/或使用所述全DC能量传输设备受益的应用装置、以及根据本发明专利技术对上述这些进行操作的方法。所述应用装置可以包括但不限于混合动力电动交通工具、电动交通工具、和/或太阳能发电设备，特别是混合动力电动/内燃机汽车。

DC energy transmission device, application, component and method

The disclosed device including but not limited to: (DC) pure DC power transmission circuit, energy transmission controller, pure DC energy transmission network, in such a circuit using components, including and / or using the DC energy transmission equipment benefit application device according to the invention, and of these operations the method. The application device may include, but is not limited to, hybrid electric vehicles, electric vehicles, and / or solar power equipment, especially hybrid electric / diesel vehicles.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】DC能量传输装置、应用、部件及方法专利技术人：布莱恩·P·艾弗曼，1136BallenaBlvd,Ste.E,Alameda,CA94501US受让人：理查德·谢拉特，1150BallenaBlvd,Ste.250,Alameda,CA94501US
本申请公开了纯直流(DC)能量传输设备、能量传输控制器、纯DC能量传输网络、在这样的电路中使用的部件、从包括和/或使用纯DC能量传输设备和/或网络受益的装置以及根据本专利技术对如上进行操作的方法。部件可以包括但不限于至少一个电容性器件、开关器件和/或电感性器件，每个器件在概述中和详细的公开中进行定义和公开。本应用装置可以包括但不限于混合动力电动交通工具、电动交通工具和/或太阳能发电设备。交通工具可以是汽车、货车、公共汽车、电车、火车、飞机、用于水面或水下行驶的船只、卫星和/或宇宙飞船。优选的交通工具可以是汽车、货车或公共汽车。交通工具可以是有人驾驶的或无人驾驶的。太阳能发电设备可以包括但不限于来自太阳能阵列和/或太阳能存储器的能量传输设备，这些设备是基于电网的或是离网型的。专利技术背景至少从二十世纪初开始，从一个电压到另一个电压的直流(DC)能量转换就已经是许多电力系统和电子系统中的标准功能。如本文所使用的动态电状态(DES)表示电路中至少一个节点相对于第二节点的电压、电流或电感中的一个或多个。电压和/或电流可以通过节点和第二节点之间的测量结果确定，测量结果可能随着时间变化。关于电感器讨论了电感。电流可被考虑成从节点流入第二节点的电荷随时间的变化率。该文献中的标准单位，对于电压是伏特(V)，对于电流是安培(Amp)，对于电荷是库伦(C)。在本文中认为电压与电位差同义。电路通常可以包括但不限于包括端子、多个节点、一些而非全部端子和/或一些而非全部节点之间的电连接的设备。电路与其包括的设备以及电连接一起形成多个DES。每个DES可以具有可在与单独的第二节点有关的多个节点之间共享的电状态。在其它情况中，一个或多个DES可具有相对于第二节点从一个节点到另一个节点可测量地改变的电状态。在电路中发现的一些标准设备包括但不限于电容器、电阻器、电感器、二极管和/或开关。现在将根据现有技术简要讨论这些标准设备。电容器通常是两端子器件，其主要电属性是电容器的两个端子之间的电容。电容通常被视为将被存储在设备中的电荷的水平，并且因此被视为电能的水平。电容器通常建模和/或构造成由电介质分隔的两个平行导电板。电容通常被建模为与导电板的表面积成正比且与导电板之间的分隔距离成反比。电容还被认为是板的几何形状和电介质的介电常数的函数。本文所使用的电容的单位是法拉。充电一库伦的一法拉的电容器被定义为在电容器的板之间具有一伏特的电位差。电容的常用模型是C＝ere0A/d，其中C是以法拉为单位的电容。A是平行板的重叠部分的面积。er是电介质的介电常数。e0是电学常数(约是8.854*10-12法/米)，且d是以米为单位的板的间距。能量以焦耳(J)为单位测量，且当能量存储在电容器中时，通常被定义将电容器充电到其当前状态的工作已经完成。存储在电容器中的能量通常估计为CV2/2并且以焦耳报告。电感器通常是两端子器件，其主要电磁属性是电感器的两个端子之间的电感。电感器通常包括往往被称为导线的导电材料的线圈。导线连接电感器的两个端子。在端子之间的导线往往绕着轴。在一些情况中，绕组实质上是关于轴对称的。线圈的内部可以包括或可以不包括金属芯。电感往往被定义为导线的电磁属性，由此流经导线的电流中的变化在导线本身(自感应)和在任何附近的导线中(互感应)中感生电压(电动势)。电感往往被测量为线圈对随时间变化的、往往是正弦的、施加到它的端子之间的给定频率的电压的响应。在本文献中的电感的单位是亨利(用符号H表示)，其为标准的国际(SI)单位。换算到基本SI单位，一亨利等于一千克平方米每二次方秒每二次方安培(kgm2s-2A-2)。对电感器常见的是在特定频率(往往是千赫兹)的正弦测试模式下以亨利为单位进行评定。电阻器通常是两端子器件，其主要电属性是电阻器的两个端子之间的电阻。电阻以SI单位欧姆为单位测量。如本文所使用的，欧姆定义为两个节点之间的电阻，当一伏特的恒定电位差施加到这两个节点时，产生一安培电流。二极管通常是两端子器件，其主要电属性是其阻止从第一端子到第二端子的电流流动，而允许通过导通电阻从第二端子到第一端子的电流流动。开关是指以下项中的任意一种或多种：机械开关、固态开关和/或合并的固态和机械开关。如本文所使用的开关包括第一和第二端子以及控制端子。当控制端子处于闭合状态时，第一和第二端子是连接的或闭合的。当控制端子处于断开状态时，第一和第二端子是断开的或非连接的。系统可以包括一个或多个电路和/或一个或多个设备。例如，汽车被认为是可以包括被操作以协助驱动汽车的传输电路和被操作以协助汽车的乘客舱内的气候控制的空调设备的系统。直流电(DC)DES在本文中是指其电流只在节点和第二节点之间的一个方向上流动的DES。交流电(AC)DES是指其电流随着时间从节点到第二节点以及从第二节点到第一节点流动的DES。如本文所使用的，能量传输设备将指的是包括输入DC端子、输出DC端子以及控制端子的电路，且适于接收来自输入DC端子的DCDES且生成至少一个输出DCDES。输入DCDES具有作为其第一节点的输入DC端子。输出DCDES具有作为其第一节点的输出DC端子。输入和输出DCDES共享作为其第二节点的公共端子。促进能量传输设备实现为DC到DC转换器是几十年的传统知识。这些DC到DC转换器使用响应于AC定时DES的逆变器以将DC输入DES变换为驱动变压器的主线圈的AC内部电力DES。变压器的次级线圈生成至少一个次级ACDES。然后将次级ACDES滤波和整流以产生DC到DC转换器的输出DCDES。需要注意的是，一些或全部ACDES特别是次级ACDES往往由一对导线实现。专利技术概述本申请公开了纯直流(DC)能量传输电路、能量传输控制器、纯DC能量传输网络、在这样的电路中使用的部件、从包括和/或使用能量传输设备受益的装置和操作装置的方法、根据本专利技术的部件和/或装置。如本文所使用的，本专利技术的电路中使用的部件也可以是其它应用中使用的部件。如本文所使用的，纯DC能量传输设备可以包括输入DC端子、输出DC端子以及公共端子，并且，通过这些端子接收来自输入DC端子的DCDES并且生成通过输出端子的至少一个输出DCDES，公共端子充当两个DES的第二节点。纯DC能量传输设备包括至少一个内部DES，其促进实质上构成DCDES的输出DCDES的生成，在本文是指内部DCDES。术语内部DES是指纯DC能量传输设备设备内的至少一个节点，该节点不是用于传输输入DC端子和输出DC端子之间的大部分和可能全部能量的输入端子或输出端子中的一个。本公开首先讨论纯DC能量传输设备的三个基本实现。第一个实现展示了本专利技术的一个实施例的基本操作和性能。第二和第三个实现可以用在各种应用中，例如，混合动力电动/内燃机(ice)汽车。纯DC能量传输设备的第二个实现的优选实施例可以支持维持每加仑至少100英里的燃料使用，或以公制单位，每公升燃料(如汽油)至少43公里的燃料使用的混合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，包括纯DC能量传输设备，所述纯DC能量传输设备包括输入DC端子、公共端子和输出DC端子；所述纯DC能量传输设备适于响应于所述输入DC端子处的输入DC动态电状态(DES)，以将能量通过至少一个内部DES传输到所述输出DC端子处的输出DC DES；所述内部DES中的每个内部DES实质上由适于只在一个方向上流动电流的DC DES构成；其中所述输入DC DES和所述输出DC DES是相对于所述公共端子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.22 US 62/027,677;2015.07.20 US 62/194,748;1.一种装置，包括纯DC能量传输设备，所述纯DC能量传输设备包括输入DC端子、公共端子和输出DC端子；所述纯DC能量传输设备适于响应于所述输入DC端子处的输入DC动态电状态(DES)，以将能量通过至少一个内部DES传输到所述输出DC端子处的输出DCDES；所述内部DES中的每个内部DES实质上由适于只在一个方向上流动电流的DCDES构成；其中所述输入DCDES和所述输出DCDES是相对于所述公共端子。2.根据权利要求1所述的装置，还包括：所述纯DC能量传输设备包括第一电容性器件、第二电容性器件、开关和电感性器件；其中，所述第一电容性器件、所述第二电容性器件、所述开关和所述电感性器件中的每个包括第一端子和第二端子；其中，所述开关还包括控制端子，并且所述开关适于在闭合状态下闭合所述开关的第一端子和第二端子之间的连接，并且在断开状态下断开所述连接，其中，所述闭合状态和所述断开状态是对所述控制端子相对于所述公共端子的控制DES的响应；所述纯DC能量传输设备还包括：所述输入DC端子被连接到所述第一电容性器件的第一端子且连接到所述开关的第一端子；所述第一电容性器件的第二端子被连接到所述公共端子；所述开关的第二端子被连接到所述电感性器件的第一端子；所述电感性器件的第二端子被连接到所述第二电容性器件的第一端子并且连接到所述输出DC端子；以及所述第二电容性器件的第二端子被连接到所述公共端子。3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述纯DC能量传输设备适于满足或超过以下项中的每一项：所述输入DCDES具有至少36伏特的电压，所述输出DEDES具有至少十二伏特的电压，所述第一电容性器件具有至少500微法的电容和至少800伏特的工作电压，所述第二电容性器件具有至少1500微法的电容；并且其中所述纯DC能量传输设备适于所述输入DC端子和所述输出DC端子之间的能量传输，所述能量传输的效率至少是K％，其中，K至少是65。4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述能量传输的所述效率是在所述第二电容性器件处的能量变化除以在所述第一能量电容性器件处的能量变化的比率。5.根据权利要求3所述的装置，其中，具有C法拉电容和在第一时刻具有V1伏特及在第二时刻具有V2伏特的电容器的能量变化具有为1/2C*(V2*V2-V1*V1)的估计能量变化。6.根据权利要求3所述的装置，其中，所述纯DC能量传输设备适于满足或超过所述K至少是75。7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述纯DC能量传输设备适于满足或超过所述K至少是83。8.根据权利要求3所述的装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：布莱恩·P·艾弗曼，
申请(专利权)人：理查德·谢拉特，
类型：发明
国别省市：美国,US